Синтез нанокомпозитів, відновлених наночастинками оксиду графену-срібла, отриманих гідротермальним методом з використанням боргідриду натрію в якості відновникадля фотокаталітичної деградації іонів Pb у водному розчині

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.269844

Ключові слова:

свинець, відновлений оксид графену, наночастинки срібла, нанокомпозит rGO/AgNPs, борогідрат натрію

Анотація

Важкі метали є забруднювальними речовинами, які шкідливі для живих істот, і навколишнього середовища, що може бути зруйноване мікробами або іншими живими істотами, що може викликати проблеми зі здоров'ям. Одним із важких металів, який часто зустрічається у стічних водах, є свинець. Свинець широко використовується у виробництві акумуляторів, металевих виробів, таких як боєприпаси, кабельні покриття, трубки із полівінілхлориду (ПВХ), припою, хімікатів та барвників.

Це використання призводить до того, що люди зазнають впливу великої кількості свинцю. Одним із способів боротьби із забрудненням свинцем є використання фотокаталізаторів. Фотокаталізатори реагують з важкими металами і відновлюють їх так, що рівень токсичності стає нижчим, ніж раніше, за допомогою фотокаталітичних реакцій. У цьому дослідженні синтез відновлених наночастинок оксиду графену/наночастинок срібла здійснювався простими гідротермальними методами фотокаталітичного розкладання іона Pb. Результати характеризації свідчать про успішне проведення синтезу. Успішний результат синтезу нанокомпозитів rGO/AgNP був підтверджений кількома методами, такими як рентгеноструктурний аналіз, раманівська спектроскопія, ультрафіолетова спектроскопія, скануюча електронна мікроскопія (СЕМ) і енергодисперсійний рентгенівський аналіз (ЕРА). Це свідчить про наявність цих груп у зразках оксиду графену та rGO/AgNP відповідно. Отриманий нанокомпозит rGO/AgNPs має пік поглинання за довжини хвилі 267 нм. Дифракційні піки для нанокомпозитів rGO/AgNP та їх індекси Міллера склали 38,08° (111), 44,16° (200), 64,44° (220) та 77,44° (311). Спектри комбінаційного розсіювання rGO/AgNP демонструють смугу D при 1334,13 з інтенсивністю 630,60 см-1 та смугу G при 1594,61 з інтенсивністю 477,29 см-1. Співвідношення ID/IG рГО/AgNPs-NaBH4 становить ~1,32. Крім того, результати випробувань фотокаталітичної активності показали, що нанокомпозит rGO/AgNPs здатний відновлювати Pb2+ до Pb за максимального часу дії 1,5 години

Спонсор дослідження

  • The research was carried out using laboratories at the Metallurgical Research Center, National Innovation Research Agency (BRIN) and material characterization from the analytical instrumentation facility ELSA (E-Layanan Sains).

Біографії авторів

Nurhayati Indah Ciptasari, National Research and Innovation Agency (BRIN); Universitas Indonesia

Master of Science

Research Center for Metallurgy

Department of Metallurgy and Materials

Murni Handayani, National Research and Innovation Agency (BRIN)

Doctor of Philosophy (PhD)

Research Center for Advanced Materials

Caesart Leonardo Kaharudin, Universitas Gadjah Mada

Bachelor of Science

Department of Chemistry

Afif Akmal Afkauni, Universitas Gadjah Mada

Bachelor of Science

Department of Chemistry

Adhi Dwi Hatmanto, Universitas Gadjah Mada

Doctor of Philosophy, PhD

Department of Chemistry

Isa Anshori, Bandung Institute of Technology

Doctor of Philosophy, PhD

Department of Biomedical Engineering

School of Electrical Engineering and Informatics

Research Center for Nanosciences and Nanotechnology (RCNN)

Ahmad Maksum, Politeknik Negeri Jakarta

Doctor of Engineering, Assistant Professor

Research Center for Eco-Friendly Technology

Department of Mechanical Engineering

Rini Riastuti, Universitas Indonesia

Doctor of Engineering, Associate Professor

Johny Wahyuadi's Laboratory

Department of Metallurgy and Materials

Johny Wahyuadi Soedarsono, Universitas Indonesia

Doctor of Engineering, Professor

Johny Wahyuadi's Laboratory

Department of Metallurgy and Materials

Посилання

  1. Masindi, V., Muedi, K. L. (2018). Environmental Contamination by Heavy Metals. Heavy Metals. doi: https://doi.org/10.5772/intechopen.76082
  2. Jaishankar, M., Tseten, T., Anbalagan, N., Mathew, B. B., Beeregowda, K. N. (2014). Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdisciplinary Toxicology, 7 (2), 60–72. doi: https://doi.org/10.2478/intox-2014-0009
  3. Litter, M. I. (2015). Mechanisms of removal of heavy metals and arsenic from water by TiO2-heterogeneous photocatalysis. Pure and Applied Chemistry, 87 (6), 557–567. doi: https://doi.org/10.1515/pac-2014-0710
  4. Gusain, R., Kumar, N., Ray, S. S. (2020). Factors Influencing the Photocatalytic Activity of Photocatalysts in Wastewater Treatment. Photocatalysts in Advanced Oxidation Processes for Wastewater Treatment, 229–270. doi: https://doi.org/10.1002/9781119631422.ch8
  5. Fröschl, T., Hörmann, U., Kubiak, P., Kučerová, G., Pfanzelt, M., Weiss, C. K. et al. (2012). High surface area crystalline titanium dioxide: potential and limits in electrochemical energy storage and catalysis. Chemical Society Reviews, 41 (15), 5313. doi: https://doi.org/10.1039/c2cs35013k
  6. Setvín, M., Aschauer, U., Scheiber, P., Li, Y.-F., Hou, W., Schmid, M. et al. (2013). Reaction of O2 with subsurface oxygen vacancies on TiO2 anatase (101). Science, 341 (6149), 988–991. doi: https://doi.org/10.1126/science.1239879
  7. Wang, L., Wei, H., Fan, Y., Liu, X., Zhan, J. (2009). Synthesis, Optical Properties, and Photocatalytic Activity of One-Dimensional CdS@ZnS Core-Shell Nanocomposites. Nanoscale Research Letters, 4 (6). doi: https://doi.org/10.1007/s11671-009-9280-3
  8. Chen, P., Wang, F., Chen, Z.-F., Zhang, Q., Su, Y., Shen, L. et al. (2017). Study on the photocatalytic mechanism and detoxicity of gemfibrozil by a sunlight-driven TiO2/carbon dots photocatalyst: The significant roles of reactive oxygen species. Applied Catalysis B: Environmental, 204, 250–259. doi: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.11.040
  9. Lv, N., Li, Y., Huang, Z., Li, T., Ye, S., Dionysiou, D. D., Song, X. (2019). Synthesis of GO/TiO2/Bi2WO6 nanocomposites with enhanced visible light photocatalytic degradation of ethylene. Applied Catalysis B: Environmental, 246, 303–311. doi: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.01.068
  10. Fan, W., Zhou, Z., Wang, W., Huo, M., Zhang, L., Zhu, S. et al. (2019). Environmentally friendly approach for advanced treatment of municipal secondary effluent by integration of micro-nano bubbles and photocatalysis. Journal of Cleaner Production, 237, 117828. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.117828
  11. Kumar, A., Khan, M., Fang, L., Lo, I. M. C. (2019). Visible-light-driven N-TiO2@SiO2@Fe3O4 magnetic nanophotocatalysts: Synthesis, characterization, and photocatalytic degradation of PPCPs. Journal of Hazardous Materials, 370, 108–116. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.07.048
  12. Kar, P., Zeng, S., Zhang, Y., Vahidzadeh, E., Manuel, A., Kisslinger, R. et al. (2019). High rate CO2 photoreduction using flame annealed TiO2 nanotubes. Applied Catalysis B: Environmental, 243, 522–536. doi: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.08.002
  13. Méndez-Medrano, M. G., Kowalska, E., Lehoux, A., Herissan, A., Ohtani, B., Bahena, D. et al. (2016). Surface Modification of TiO2 with Ag Nanoparticles and CuO Nanoclusters for Application in Photocatalysis. The Journal of Physical Chemistry C, 120 (9), 5143–5154. doi: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b10703
  14. Kamat, P. V. (2011). Graphene-Based Nanoassemblies for Energy Conversion. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2 (3), 242–251. doi: https://doi.org/10.1021/jz101639v
  15. Yuan, L., Zhang, C., Zhang, X., Lou, M., Ye, F., Jacobson, C. R. et al. (2019). Photocatalytic Hydrogenation of Graphene Using Pd Nanocones. Nano Letters, 19 (7), 4413–4419. doi: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b01121
  16. Guo, H., Jiang, N., Wang, H., Shang, K., Lu, N., Li, J., Wu, Y. (2019). Enhanced catalytic performance of graphene-TiO2 nanocomposites for synergetic degradation of fluoroquinolone antibiotic in pulsed discharge plasma system. Applied Catalysis B: Environmental, 248, 552–566. doi: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.01.052
  17. Russo, P., Hu, A., Compagnini, G. (2013). Synthesis, Properties and Potential Applications of Porous Graphene: A Review. Nano-Micro Letters, 5 (4), 260–273. doi: https://doi.org/10.1007/bf03353757
  18. Pastrana-Martínez, L. M., Morales-Torres, S., Figueiredo, J. L., Faria, J. L., Silva, A. M. T. (2018). Graphene photocatalysts. Multifunctional Photocatalytic Materials for Energy, 79–101. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-08-101977-1.00006-5
  19. Lee, C., Wei, X., Kysar, J. W., Hone, J. (2008). Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene. Science, 321 (5887), 385–388. doi: https://doi.org/10.1126/science.1157996
  20. Mayorov, A. S., Gorbachev, R. V., Morozov, S. V., Britnell, L., Jalil, R., Ponomarenko, L. A. et al. (2011). Micrometer-Scale Ballistic Transport in Encapsulated Graphene at Room Temperature. Nano Letters, 11 (6), 2396–2399. doi: https://doi.org/10.1021/nl200758b
  21. Park, S., Ruoff, R. S. (2009). Chemical methods for the production of graphenes. Nature Nanotechnology, 4 (4), 217–224. doi: https://doi.org/10.1038/nnano.2009.58
  22. Morales-Torres, S., Pastrana-Martínez, L. M., Figueiredo, J. L., Faria, J. L., Silva, A. M. T. (2012). Design of graphene-based TiO2 photocatalysts – a review. Environmental Science and Pollution Research, 19 (9), 3676–3687. doi: https://doi.org/10.1007/s11356-012-0939-4
  23. Kamat, P. V. (2009). Graphene-Based Nanoarchitectures. Anchoring Semiconductor and Metal Nanoparticles on a Two-Dimensional Carbon Support. The Journal of Physical Chemistry Letters, 1 (2), 520–527. doi: https://doi.org/10.1021/jz900265j
  24. Handayani, M., Mulyaningsih, Y., Aulia Anggoro, M., Abbas, A., Setiawan, I., Triawan, F. et al. (2022). One-pot synthesis of reduced graphene oxide/chitosan/zinc oxide ternary nanocomposites for supercapacitor electrodes with enhanced electrochemical properties. Materials Letters, 314, 131846. doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.131846
  25. Handayani, M., Suwaji, B. I., Ihsantia Ning Asih, G., Kusumaningsih, T., Kusumastuti, Y., Rochmadi, Anshori, I. (2022). In-situ synthesis of reduced graphene oxide/silver nanoparticles (rGO/AgNPs) nanocomposites for high loading capacity of acetylsalicylic acid. Nanocomposites, 8 (1), 74–80. doi: https://doi.org/10.1080/20550324.2022.2054210
  26. Wang, N., Zhang, F., Mei, Q., Wu, R., Wang, W. (2020). Photocatalytic TiO2/rGO/CuO Composite for Wastewater Treatment of Cr(VI) Under Visible Light. Water, Air, & Soil Pollution, 231 (5). doi: https://doi.org/10.1007/s11270-020-04609-8
  27. Chong, M. N., Jin, B., Chow, C. W. K., Saint, C. (2010). Recent developments in photocatalytic water treatment technology: A review. Water Research, 44 (10), 2997–3027. doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2010.02.039
  28. Sarina, S., Waclawik, E. R., Zhu, H. (2013). Photocatalysis on supported gold and silver nanoparticles under ultraviolet and visible light irradiation. Green Chemistry, 15 (7), 1814. doi: https://doi.org/10.1039/c3gc40450a
  29. Tarcan, R., Todor-Boer, O., Petrovai, I., Leordean, C., Astilean, S., Botiz, I. (2020). Reduced graphene oxide today. Journal of Materials Chemistry C, 8 (4), 1198–1224. doi: https://doi.org/10.1039/c9tc04916a
  30. Latiff, N. M., Fu, X., Mohamed, D. K., Veksha, A., Handayani, M., Lisak, G. (2020). Carbon based copper(II) phthalocyanine catalysts for electrochemical CO2 reduction: Effect of carbon support on electrocatalytic activity. Carbon, 168, 245–253. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.06.066
  31. Ciptasari, N. I., Darsono, N., Handayani, M., Soedarsono, J. W. (2021). Synthesis of graphite oxide using hummers method: Oxidation time influence. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/5.0061586
  32. Aliyev, E., Filiz, V., Khan, M. M., Lee, Y. J., Abetz, C., Abetz, V. (2019). Structural Characterization of Graphene Oxide: Surface Functional Groups and Fractionated Oxidative Debris. Nanomaterials, 9 (8), 1180. doi: https://doi.org/10.3390/nano9081180
  33. Handayani, M., Sulistiyono, E., Rokhmanto, F., Darsono, N., Fransisca, P. L., Erryani, A., Wardono, J. T. (2019). Fabrication of Graphene Oxide/Calcium Carbonate/Chitosan Nanocomposite Film with Enhanced Mechanical Properties. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 578 (1), 012073. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/578/1/012073
  34. Handayani, M., Kepakisan, K. A. A., Anshori, I., Darsono, N., Nugraha T., Y. (2021). Graphene oxide based nanocomposite modified screen printed carbon electrode for qualitative cefixime detection. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/5.0060625
  35. Zhang, L., Tan, Q., Kou, H., Wu, D., Zhang, W., Xiong, J. (2019). Highly Sensitive NH3 Wireless Sensor Based on Ag-RGO Composite Operated at Room-temperature. Scientific Reports, 9 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-019-46213-9
  36. Krisnandi, Y. K., Abdullah, I., Prabawanta, I. B. G., Handayani, M. (2020). In-situ hydrothermal synthesis of nickel nanoparticle/reduced graphene oxides as catalyst on CO2 methanation. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/5.0007992
  37. Liu, G., Huang, L., Wang, Y., Tang, J., Wang, Y., Cheng, M. et al. (2017). Preparation of a graphene/silver hybrid membrane as a new nanofiltration membrane. RSC Adv., 7 (77), 49159–49165. doi: https://doi.org/10.1039/c7ra07904d
  38. Gurunathan, S., Han, J. W., Park, J. H., Kim, E., Choi, Y., Kwon, D., Kim, J. (2015). Reduced graphene oxide–silver nanoparticle nanocomposite: a potential anticancer nanotherapy. Int J Nanomedicine, 10 (1), 6257–6276. doi: https://doi.org/10.2147/ijn.s92449
  39. Ciotta, E., Prosposito, P., Tagliatesta, P., Lorecchio, C., Stella, L., Kaciulis, S. et al. (2018). Discriminating between Different Heavy Metal Ions with Fullerene-Derived Nanoparticles. Sensors, 18 (5), 1496. doi: https://doi.org/10.3390/s18051496
Синтез нанокомпозитів відновлених наночастинками оксиду графену-срібла, отриманих гідротермальним методиком з використанням боргідриду натрію в якості відновникадля фотокаталітичної деградації іонів Pb у водному розчині

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-30

Як цитувати

Ciptasari, N. I., Handayani, M., Kaharudin, C. L., Afkauni, A. A., Hatmanto, A. D., Anshori, I., Maksum, A., Riastuti, R., & Soedarsono, J. W. (2022). Синтез нанокомпозитів, відновлених наночастинками оксиду графену-срібла, отриманих гідротермальним методом з використанням боргідриду натрію в якості відновникадля фотокаталітичної деградації іонів Pb у водному розчині. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5 (120), 54–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.269844

Номер

Том 6 № 5 (120) (2022): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Nurhayati Indah Ciptasari, Murni Handayani, Caesart Leonardo Kaharudin, Afif Akmal Afkauni, Adhi Dwi Hatmanto, Isa Anshori, Ahmad Maksum, Rini Riastuti, Johny Wahyuadi Soedarsono

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.